CN219658967U - 交叉偶极子天线及天线阵 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交叉偶极子天线及天线阵，涉及偶极子天线相关设备的技术领域，包括天线结构和反射板，天线结构与反射板连接，天线结构包括至少四个天线臂组件，四个天线臂组件均与反射板垂直；反射板用于与外接的支撑结构连接。本实用新型缓解了现有技术中存在的双极化阵列天线带宽窄，以及波束扫描范围小的技术问题。

Description

交叉偶极子天线及天线阵

技术领域

本实用新型涉及偶极子天线相关设备的技术领域，尤其是涉及一种交叉偶极子天线及天线阵。

背景技术

天线在无线通信系统中扮演着承上启下的作用，是电磁波发射和接受的传感器。天线的性能对整个通信系统起着决定性的作用，其成本投入仅占到整个系统总成本的百分之几的天线，然而其性能的优良却可影响系统可靠性的30％～50％，因此，一副高性能的天线可放宽系统的设计要求且提高整个系统的性能。

相比线极化天线，圆极化天线有较优的抗多路径干扰能力，较小的极化失配损耗以及较小的电离层引起的法拉第旋转效应。正是因为这些特性，圆极化天线逐渐成为当下和未来无线通信系统的关键技术，例如卫星通信、全球导航卫星系统(GNSS)、移动通信、射频识别及无线同域网等领域。为了能够适用于多频点多模式系统，要求圆极化天线具有宽带特性，通常工作带宽需满足大于20％。

传统的圆极化辐射是由两个线极化偶极子天线正交放置，等幅90°相位差馈电形成的。在宽带应用中，传统的偶极子天线优化变形为渐变锥形、椭圆形等结构，具有更宽的频带响应。此类设计中均需要引入宽带双馈源才能实现宽带圆极化辐射，通常馈电网络一般都由一个1分2功率分配器及一个90°宽带移相器组成6，造成了宽带圆极化天线设计及制造的复杂度。近些年来，单馈的宽带交叉偶极子天线受到了越来越多的关注，学者们对宽带天线进行了大量的研究，将相对带宽提高到了100％以上，但是，这种带宽的提升都是以牺牲人线增益和方向图稳定性为代价的，难以满足实际工程需求。且在1954年，Clavin提出利用电磁偶极子互补来获得性能优良的天线的设计思路，并在之后设计了几种电磁偶极子互补天线。虽然这些天线的增益和方向图性能较为优良，但带宽太窄。直到2006年，一种成熟的电磁偶极子天线结构被提出，该天线实现了较低的交叉极化水平和后瓣辐射，43.8％的阻抗匹配带宽，E面和H面方向图几乎重合，并在工作频段内增益稳定。在如今GNSS应用中，卫导接收机地面天线波束宽度一般要求为100°到140°，机载天线为120到160，对宽波束圆极化天线有进一步的需求。因此，如何实现圆极化阵列天线较宽的带宽、较优的宽角扫描性能同时兼顾极化隔离度和阵面集成已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交叉偶极子天线及天线阵，以缓解现有技术中存在的双极化阵列天线带宽窄，以及波束扫描范围小的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种交叉偶极子天线，包括天线结构和反射板，所述天线结构与所述反射板连接，所述天线结构包括至少四个天线臂组件，四个所述天线臂组件均与所述反射板垂直；

所述反射板用于与外接的支撑结构连接。

本实用新型可选的实施方式中，天线结构还包括支撑件，所述支撑件与所述天线臂组件远离所述反射板的一端连接，且所述支撑件用于对所述天线臂组件限位。

本实用新型可选的实施方式中，所述天线臂组件包括连接板和天线臂本体，所述连接板与天线臂本体连接，且所述连接板与所述天线臂本体之间形成容置空间；

所述天线臂本体与所述反射板连接。

进一步地，所述天线臂组件还包括带状线馈电线，所述带状线馈电线容置于所述容置空间内。

本实用新型可选的实施方式中，所述天线臂本体开设有第一连接孔，所述第一连接孔用于通过外接的第一固定件与所述反射板连接。

本实用新型可选的实施方式中，交叉偶极子天线还包括支撑组件，所述支撑组件设于所述天线结构与所述反射板之间；

所述天线臂本体开设有第二连接孔，所述第二连接孔用于通过外接的第二固定件与所述支撑组件连接。

进一步地，所述支撑组件包括支撑架和第一连接件，所述支撑架与所述第一连接件连接；

所述第一连接件用于通过所述第二固定件与所述天线臂本体连接。

本实用新型可选的实施方式中，所述反射板上开设有固定孔，所述固定孔用于通过外接的第三固定件与所述支撑结构连接。

进一步地，所述反射板设有第二连接件，所述第二连接件用于与外接的所述支撑结构连接。

第二方面，本实用新型提供一种天线阵，包括前述实施方式中任一项所述的交叉偶极子天线。

本实用新型能够实现如下有益效果：

第一方面，本实用新型提供一种交叉偶极子天线，包括天线结构和反射板，所述天线结构与所述反射板连接，所述天线结构包括至少四个天线臂组件，四个所述天线臂组件均与所述反射板垂直；所述反射板用于与外接的支撑结构连接。

在本实用新型中，天线结构与反射板连接，天线结构包括至少四个天线臂组件，四个天线臂组件均与反射板垂直；反射板用于与外接的支撑结构连接。交叉偶极子天线设有多个且均间隔设置在外接的支撑结构连接上，且每一个交叉偶极子天线的天线结构优选包括四个天线臂组件，天线臂组件是偶极子辐射单元。

与现有技术相比，本实用新型提供的交叉偶极子天线，通过将四个天线臂组件形成喇叭放大效应从而提高天线增益，同时通过利用给天线馈电结构增加反射板,使其单向辐射，进一步增大天线单元的增益，保证宽波束输出。

综上，本实用新型至少缓解了现有技术中存在的双极化阵列天线带宽窄，以及波束扫描范围小的技术问题。

另外，本实用新型的第二方面还提供一种天线阵，包括前述第一方面提供的交叉偶极子天线；由于本实用新型实施例提供的天线阵包括第一方面提供的交叉偶极子天线，因而，本实用新型实施例提供的天线阵能够达到第一方面提供的交叉偶极子天线能够达到的所有有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的部分结构立体示意图；

图3为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的部分结构主视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的部分结构俯视示意图；

图5为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的天线臂部分的主视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线的天线臂部分的俯视结构示意图。

图标：1-天线结构；11-天线臂组件；111-连接板；112-天线臂本体；1121-第一连接孔；1122-第二连接孔；12-支撑件；13-带状线馈电线；2-支撑组件；21-支撑架；22-第一连接件；3-反射板；31-固定孔，32-第二连接件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种交叉偶极子天线，参照图1或图3，该交叉偶极子天线包括天线结构1和反射板3，天线结构1与反射板3连接，天线结构1包括至少四个天线臂组件11，四个天线臂组件11均与反射板3垂直；反射板3用于与外接的支撑结构连接。

本实用新型实施例至少缓解了现有技术中存在的双极化阵列天线带宽窄，以及波束扫描范围小的技术问题。

在本实用新型实施例中，天线结构1与反射板3连接，天线结构1包括至少四个天线臂组件11，四个天线臂组件11均与反射板3垂直；反射板3用于与外接的支撑结构连接。交叉偶极子天线设有多个且均间隔设置在外接的支撑结构连接上，且每一个交叉偶极子天线的天线结构优选包括四个天线臂组件11，天线臂组件11是偶极子辐射单元。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的交叉偶极子天线，通过将四个天线臂组件11形成喇叭放大效应从而提高天线增益，同时通过利用给天线馈电结构增加反射板3,使其单向辐射，进一步增大天线单元的增益，保证宽波束输出。

本实用新型实施例可选的实施方式中，参照图1，天线结构1还包括支撑件12，支撑件12与天线臂组件11远离反射板3的一端连接，且支撑件12用于对天线臂组件11限位。

具体的：支撑件12与天线臂组件11远离反射板3的一端连接，且支撑件12用于对天线臂组件11限位；优选的，支撑件12上开设有四个槽体，且槽体朝向相应的天线臂组件11，将支撑件12放置在四个天线臂组件11中间，以使得天线臂组件11的顶部斜边插入支撑件12相应的槽体内实现限位。

本实用新型实施例可选的实施方式中，参照图2或图4，天线臂组件11包括连接板111和天线臂本体112，连接板111与天线臂本体112连接，且连接板111与天线臂本体112之间形成容置空间；天线臂本体112与反射板3连接。

具体的：连接板111与天线臂本体112连接，且连接板111与天线臂本体112之间形成容置空间，天线臂本体112与反射板3连接；连接板111与天线臂本体112连接形成的天线臂组件11优选为镁合金金属结构，高度为1/4波长，且天线臂组件11的顶部设有斜向的切口，以使得四个天线臂本体112围设出V字型开口设计结构，以形成喇叭放大效应从而提高天线增益。

进一步地，参照图5，天线臂组件11还包括带状线馈电线13，带状线馈电线13容置于容置空间内。

具体的：带状线馈电线13容置于容置空间内；优选的，带状线馈电线13利用巴伦馈电来激励天线臂组件11。带状线馈电线13采用介电常数为2.94的高频介质板来设计，长度为1/4波长。采用带状线馈电可以使横向交叉极化的电场分量相互抵消,从而降低了天线的交叉极化特性。优选的，馈电点处于带状线馈电线13底部，带状线馈电线13末端通过通孔与天线臂组件11相连。

本实用新型实施例可选的实施方式中，参照图6，天线臂本体112开设有第一连接孔1121，第一连接孔1121用于通过外接的第一固定件与反射板3连接。

具体的：第一连接孔1121用于通过外接的第一固定件与反射板3连接；优选的，第一固定件为螺钉，即通过螺钉将天线臂本体112与反射板3可拆卸连接。

本实用新型实施例可选的实施方式中，参照图6，交叉偶极子天线还包括支撑组件2，支撑组件2设于天线结构1与反射板3之间；天线臂本体112开设有第二连接孔1122，第二连接孔1122用于通过外接的第二固定件与支撑组件2连接。

具体的：支撑组件2设于天线结构1与反射板3之间，天线臂本体112开设有第二连接孔1122，第二连接孔1122用于通过外接的第二固定件与支撑组件2连接；优选的，第二固定件为螺钉，且此第二固定件穿过支撑组件2后与反射板3连接。

进一步地，参照图2，支撑组件2包括支撑架21和第一连接件22，支撑架21与第一连接件22连接；第一连接件22用于通过第二固定件与天线臂本体112连接。

具体的：支撑架21与第一连接件22连接，第一连接件22用于通过第二固定件与天线臂本体112连接；优选的，支撑架21为十字形结构，且在支撑架21的四个端部均设有相应的第一连接件22，第一连接件22上开设有通孔，用于穿过第二固定件。

本实施例可选的实施方式中，参照图1，反射板3上开设有固定孔31，固定孔31用于通过外接的第三固定件与支撑结构连接。

具体的：反射板3上开设有固定孔31，固定孔31用于通过外接的第三固定件与支撑结构连接；优选的，通过将螺钉贯穿固定孔31后与外接的设备连接。且反射板3为金属反射地板,使其单向辐射，进一步增大天线单元的增益，保证宽波束输出。

进一步地，参照图1，反射板3设有第二连接件32，第二连接件32用于与外接的支撑结构连接。

具体的：第二连接件32优选为凸起块，且其位置与固定孔31重合，用于与外接的设备插接。

实施例二

本实施例提供一种天线阵，该天线阵包括实施例一中任一可选实施方式提供的交叉偶极子天线。

由于本实施例提供的天线阵包括实施例一中描述的交叉偶极子天线，因而，本实施例提供的天线阵能够达到实施例一中天线阵能够达到的所有有益效果，其具体结构和能够达到的效果可参考实施例一中各可选或优选的实施方式获得。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；本说明书中的以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种交叉偶极子天线，其特征在于，包括天线结构(1)和反射板(3)，所述天线结构(1)与所述反射板(3)连接，所述天线结构(1)包括至少四个天线臂组件(11)，四个所述天线臂组件(11)均与所述反射板(3)垂直；

所述反射板(3)用于与外接的支撑结构连接。

2.根据权利要求1所述的交叉偶极子天线，其特征在于，天线结构(1)还包括支撑件(12)，所述支撑件(12)与所述天线臂组件(11)远离所述反射板(3)的一端连接，且所述支撑件(12)用于对所述天线臂组件(11)限位。

3.根据权利要求1所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述天线臂组件(11)包括连接板(111)和天线臂本体(112)，所述连接板(111)与天线臂本体(112)连接，且所述连接板(111)与所述天线臂本体(112)之间形成容置空间；

所述天线臂本体(112)与所述反射板(3)连接。

4.根据权利要求3所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述天线臂组件(11)还包括带状线馈电线(13)，所述带状线馈电线(13)容置于所述容置空间内。

5.根据权利要求3所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述天线臂本体(112)开设有第一连接孔(1121)，所述第一连接孔(1121)用于通过外接的第一固定件与所述反射板(3)连接。

6.根据权利要求3所述的交叉偶极子天线，其特征在于，还包括支撑组件(2)，所述支撑组件(2)设于所述天线结构(1)与所述反射板(3)之间；

所述天线臂本体(112)开设有第二连接孔(1122)，所述第二连接孔(1122)用于通过外接的第二固定件与所述支撑组件(2)连接。

7.根据权利要求6所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述支撑组件(2)包括支撑架(21)和第一连接件(22)，所述支撑架(21)与所述第一连接件(22)连接；

所述第一连接件(22)用于通过所述第二固定件与所述天线臂本体(112)连接。

8.根据权利要求1所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述反射板(3)上开设有固定孔(31)，所述固定孔(31)用于通过外接的第三固定件与所述支撑结构连接。

9.根据权利要求8所述的交叉偶极子天线，其特征在于，所述反射板(3)设有第二连接件(32)，所述第二连接件(32)用于与外接的所述支撑结构连接。

10.一种天线阵，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的交叉偶极子天线。